浅谈机械装备数字化设计与制造技术

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摘 要：随着计算机辅助设计和制造技术（C A D /C A M ）的发展，尤其是三维数字化C A D 的广泛应用，现代设计理念和方法在众多工业设计领域开展应用。陶瓷机械行业存在设计制造手段传统，技术创新能力较弱等问题，本文就如何加速陶机产品数字化设计与制造技术开展了一定的应用研究。

关键词：陶瓷机械；数字化技术；应用研究

我国陶瓷机械装备虽然近几年来有了一定的进步，但在整个陶瓷行业的发展中仍没有发挥很好的同步发展效应，更没有起到引领行业发展的作用。当前科技迅猛发展，数字化设计技术作为一支重要的生力军，在各行各业都发挥着巨大的作用。现代陶瓷机械装备应加速向“数字”和“精确”陶瓷行业发展。推行CAD/CAE/CAN、MIS 和加工柔性化系统、建立FMS 示范工程、加快我国陶瓷机械装备数字化设计与制造技术的应用研究等。已成为历史赋予我国陶瓷机械装备技术人员的责任。

一、数字化设计制造技术概述

数字化（Digital）是指信息（计算机）领域的数字（二进制）技术向人类生活各个领域全面推进的过程，是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并在产品开发全程采用，达到减少或避免使用实物的一种产品开发技术。这种设计全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。数字化设计与制造技术的应用可以大大提高机械产品开发能力，缩短产品研制周期，降低开发成本，实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在最短时间内组织全球范围的设计制造资源共同开发出新产品，大大提高企业的竞争能力。数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术，其目的是通过建立数字化产品模型，利用数字模拟、仿真、干涉检查、CAE 等分析技术，改进和完善设计方案。数字化设计含盖了现代设计的最新技术，同时也是现代设计的前提。涉及的主要内容有：

1.CAE/CAPP/CAM/PDM CAD/CAE/CAPP/CAM 分别是计算机辅助设计计算机辅助工程、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造的英文缩写，它们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的核心，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。PDM 技术集成是管理与产品有关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CAD/CAPP/CAM/CAE 系统过程的实现。

2.异地、协同设计在因特网/ 企业内部网的环境中，进行产品定义与建模、产品分析与设计、产品数据管理及产品数据交换等，异地、协同设计系统在网络设计环境下为多人、异地实施产品协同开发提供支持工具。

3.基于知识的设计将产品设计过程中需要用到的各类知识、资源和工具融入基于知识的设计（或CAD）系统之中，支持产品的设计过程，是实现产品创新开发的重要工具。设计知识包括产品设计原理、设计经验、既有设计示例和设计手册“设计标准”设计规范等，设计资源包括材料、标准件、既有零部件和工艺装备等资源。

4.虚拟设计、虚拟制造综合利用建模、分析、仿真以及虚拟现实等技术和工具，在网络支持下，采用群组协同工作，通过模型来模拟和预估产品功能、性能、可装配性、可加工性等各方面可能存在的问题，实现产品设计、制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制等。

二、陶瓷机械设计领域的特点

1.当前行业发展中存在的主要问题

1.1技术、装备水平低。大多数陶机专业厂技术力量不足，产品设计多用传统的设计方法，CAD 等现代化设计方法应用还不普遍，工厂装备落后，数控机床和加工中心为数不多，计量、检测、控制手段较差，生产机械化程度低；

1.2产品质量差、档次低。陶机产品外观质量落后，有的性能不稳定，机电一体化产品很少，尚有许多空白，成套性差，产品附加值低，在国际市场上缺乏竞争力；

1.3产业组织结构不合理，生产专业化水平和企业管理水平低。我国陶机工业虽然己经形成一定体系，但专业化分工、集约化程度很低，标准化程度也不高，产品零件互换性差，难以满足高档瓷生产的要求。这种生产方式极大地限制了现代化科技的应用，日用陶瓷和建筑陶瓷机械始终没有赶上国际先进水平。

2.陶瓷机械设计领域的特点

2.1结构类型多、型号多。例如在真空练泥机设计中，有单轴、双轴和三轴真空练泥机等；泥浆泵设计有单、双缸，立式、卧式等；

2.2常用设备功能结构比较稳定，结构复杂程度较小。例如球蘑机、练泥机、滚压成型机等一般由机架、传动系统、执行机构等组成，不同型号的设备采用的部件类型和结构参数有区别，但产品功能基本相同。这种结构稳定性非常便于采用模块化变型设计技术和参数设计技术；

2.3常用陶瓷机械产品受企业投产规模、陶瓷原料性能的影响，研究开发周期长，采用ICAD 技术能缩短产品研究开发周期，节约成本。

三、结语

数字化技术应用于我国陶瓷机械产品设计、制造和管理全过程，标志着我国陶瓷机械化在设计制造上的重大突破和一次重要产业升级。我国数字化设计制造关键技术的应用在陶瓷机械产品开发、生产中尚处于初级阶段，作为高校和科研单位，为推进我国在陶瓷机械装备水平发展，缩短与发达国家的差距，并最终实现陶瓷工业现代化在这一领域承担着义不容辞的责任。